Simulasi Sistem Pengering Kain dengan Deteksi Pengeluaran Air pada Mesin Sentrifugal Extractor menggunakan Sistem Variable Speed Drive Disusun oleh: Nama : Fredy Herman Pujiadi NRP : 0422124 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia E-mail : fredy_herman2000@yahoo.com ABSTRAK Pada proses produksi pencelupan kain diperlukan suatu mesin pengering yang disebut mesin sentrifugal extractor yang menggunakan sistem hidrolik sebagai penggerak mesinnya. Sistem hidrolik pada mesin tersebut, khususnya di bagian penggerak penampungan kainnya diganti dengan sistem variabel speed drive (VSD) yang terdiri dari motor induksi 3 phasa yang dilengkapi dengan inverter sebagai pengatur kecepatannya dan PLC yang telah diprogram sedemikian rupa sebagai pengendali sistem sehingga perubahan sistem ini dapat bekerja dengan baik seperti pada saat mesin menggunakan sistem hidrolik serta tidak merubah cara pengoperasian mesin tersebut. Sistem VSD dengan pengendalian motor induksi 3 phasa secara full speed pada mesin sentrifugal extractor mampu meningkatkan presentase pengeluaran air yang terkandung dalam kain jenis PE, lotto dan filamen rata-rata sebanyak 2 %. Oleh sebab itu, mesin tersebut segera digunakan kembali untuk mendukung proses produksi pencelupan kain. Pengembangan dari sistem VSD dilakukan secara simulasi. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu kelancaran proses produksi di lapangan. Simulasi ini bertujuan untuk memberikan gambaran pengembangan kinerja mesin yang telah dimodifikasi menggunakan sistem variable speed drive. Kinerja mesin ditingkatkan dengan cara mendeteksi pengeluaran air menggunakan electrode yang ada di bejana level control dihubungkan ke PLC yang ada pada sistem VSD. Hal ini membuat sistem VSD dapat mengatur putaran penampungan kain sambil mengamati air yang keluar dari mesin. Jumlah air yang keluar dari mesin mengindikasikan keadaan kandungan air pada kain yang sedang diproses, sehingga sistem VSD akan memberhentikan proses pengeringan apabila kain yang sedang diproses sudah kering dan akan mengatur kecepatan putaran penampungan kain sedemikian rupa apabila mendeteksi kain yang mengandung air sedikit ataupun banyak. Kata Kunci: Pencelupan kain, mesin pengering, mesin sentrifugal extractor, sistem hidrolik, variable of speed drive ( VSD ), bejana level kontrol i
Simulation of Cloth Dryer System by Detecting Expenditure Irrigate in Extractor Centrifugal Machine using the Variable Speed Drive System Nama Disusun oleh: : Fredy Herman Pujiadi NRP : 0422124 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia E-mail : fredy_herman2000@yahoo.com ABSTRACT In production process of cloth deying needed a dryer machine that s called centrifugal extractor machine using hydraulic system as its machine activator. Hydraulic system at the machine, specially in shares of its cloth relocation activator is changed with the system of variable of speed drive ( VSD) consisted of motor induce 3 phasa provided with inverter as its speed regulator and PLC which have been programed in such a manner as system controller so that this system change can work better like at the of machine use the hydraulic system and also do not change the way of the machine operation. System VSD with the operation motor induce 3 phasa by full speed at extractor centrifugal machine able to improve the presentase of water expenditure which implied in the cloth of type PE, lotto and mean filament as much 2 %. On that account, the machine is immediately re-used to support the production process of cloth deying. Development from system VSD in simulation. This matter in order not to bother the fluency of production process in field. This simulation aim to give the picture of development of machine performance which modification have use the system of variable speed drive Machine performance improved by detecting expenditure irrigate to use the electrode of exist in canister level control interfaced to PLC of exist in system VSD. This Matter make the system VSD can arrange the rotation of cloth relocation at the same time perceive the secretory water from machine. Sum up the secretory water from obstetrical circumstance indication machine irrigate at cloth which is being processed, so that system VSD will rif the draining process if cloth which being processed by have run dry and will arrange the speed of rotation of cloth relocation in such a manner if detecting aqueous cloth a few/little and or a lot of. Keywords Cloth deying, dryer machine, extractor centrifugal machine, hydraulic system, variable of speed drive(vsd), PLC, canister level control ii
Daftar Isi Halaman Abstrak... Abstract... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Tabel... Daftar Gambar... i ii iii v viii ix Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Identifikasi Masalah... 2 I.3 Tujuan... 2 I.4 Pembatasan Masalah... 2 I.5 Sistematika Penulisan... 3 Bab II Teori Penunjang... 5 II.1 Motor Induksi... 5 II.1.1 Hubungan antara beban, kecepatan dan torque... 6 II.1.2 Efisiensi motor listrik... 7 II.2 Programmable Logic Controller (PLC)... 8 II.2.1 Perangkat Keras PLC serta Pendukungnya... 8 II.2.2 Koneksi Peralatan Input/Output Luar dengan Modul Input/Output pada PLC... 9 II.2.3 Perancangan Diagram Ladder dengan menggunakan Pendekatan Diagram Alir... 10 II.3 Sistem Hidrolik... 11 v
i Halaman II.3.1 Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik... 11 II.3.2 Komponen-komponen Penyusun Sistem Hidrolik... 12 II.4 Variable Speed Drive... 18 II.5 Pengenalan Mesin Sentrifugal Extractor... 20 Bab III Perancangan dan Realisasi... 24 III.1 Modifikasi Bagian Pengerak Mesin Sentrifugal Extractor dari Sistem Hidrolik menjadi Sistem Variable Speed Drive... 24 III.1.1 Bagian mekanik.... 26 III.1.2 Bagian elektronik... 27 III.2 Simulasi Sistem Pengering Kain dengan Mendeteksi Pengeluaran Air pada Mesin Sentrifugal Extractor menggunakan Sistem Variable Speed Drive... 27 III.2.1 Blok diagram sistem simulasi pengering kain... 27 2 8 III.2.2 Perancangan bejana level control... III.2.3 Flow chart simulasi sistem pengering kain dengan mendeteksi pengeluaran air pada mesin sentrifugal extractor menggunakan sistem variable speed drive. 30 Bab IV Data Pengamatan dan Analisa... 35 IV.1 Hasil dan Data Pengamatan dari Modifikasi Mesin Sentrifugal Extractor Bagian Penggerak dari Sistem Hidrolik menjadi v
H alaman Sistem Variable Speed Drive... 37 IV.2 Simulasi Sistem Pengering Kain dengan Mendeteksi Pengeluaran Air pada Mesin Sentrifugal Extractor menggunakan Sistem Variable Speed Drive... 39 IV.3 Hasil dan Data Pengamatan dari Penerapan Simulasi Sistem Pengering Kain dengan Mendeteksi Pengeluaran Air pada Mesin Sentrifugal Extractor menggunakan Sistem Variable Speed Drive... 45 Bab V Kesimpulan dan Saran... 50 V.1 Kesimpulan... 50 V.2 Saran.. 51 Daftar Pustaka... 52 Lampiran A Gambar Pengkabelan Rangkaian Simulasi... A-1 Lampiran B Program PLC Twido 10 I/0 Program Simulasi B-1 Lampiran C Program PLC Twido 10 I/0 Program Simulasi yang Telah Dimodifikasi... C-1 Lampiran D Daftar Parameter Inverter 0.75 KW... D-1 v i i
Daftar Tabel Halaman Tabel IV.1 Jumlah kandungan air yang ada pada tiga jenis kain kaos 35 Tabel IV.2 Hasil proses kain di mesin sentrifugal extractor sebelum dimodifikasi... 36 Tabel IV.3 Hasil proses kain pada mesin sentrifugal extractor yang sudah dimodifikasi 38 Tabel IV.4 Pengeluaran air per menit pada mesin sentrifugal extractor pada saat digunakan untuk memproses beberapa jenis kain. 40 Tabel IV.5 Simulasi pengeluaran air per menit pada mesin sentrifugal extractor. 41 Tabel IV.6 Hasil percobaan pertama... 42 Tabel IV.7 Hasil percobaan kedua... 43 Tabel IV.8 Hasil percobaan ketiga... 44 Tabel IV.9 Hasil percobaan keempat... 46 Tabel IV.10 Data pengaturan output frekuensi inverter pada percobaan kelima... 47 Tabel IV.11 Data pengamatan pengeluaran air hasil dari percobaan kelima... 48 viii
Daftar Gambar Halaman Gambar II.1 Rotor motor induksi... 6 Gambar II.2 Stator motor induksi... 6 Gambar II.3 Grafik torque-kecepatan motor induksi terhadap arus listrik... 7 Gambar II.4 Diagram konseptual aplikasi PLC... 8 Gambar II.5 Interaksi komponen-komponen sistem PLC... 9 Gambar II.6 Diagram blok CPU dan modul input/ouput... 9 Gambar II.7 Simbol-simbol flow chart. 10 Gambar II.8 Katup pengatur tekanan... 13 Gambar II.9 Katup pengatur arah aliran... 14 Gambar II.10 Kontruksi silinder kerja penggerak tunggal... 15 Gambar II.11 Kontruksi silinder kerja penggerak ganda... 16 Gambar II.12 Motor hidrolik... 16 Gambar II.13 Filter oli... 17 Gambar II.14 Blok Diagram Inverter... 18 Gambar II.15 Bagian penampung kain dan pengerak penampung kain mesin sentrifugal extractor... 20 Gambar III.1 Blok diagram sistem mesin sentrifugal extractor sebelum di modifikasi... 24 Gambar III.2 Blok diagram sistem mesin sentrifugal extractor sesudah di modifikasi... 25 Gambar III.3 Mesin sentrifugal extractor yang sudah dimodifikasi 26 Gambar III.5 Blok diagram sistem simulasi pengering kain... 28 Gambar III.6 Bejana level control pendukung simulasi. 29 i x
Halaman Gambar III.7. Flow chart simulasi sistem pengering kain dengan mendeteksi pengeluaran air pada mesin sentrifugal extractor menggunakan sistem variable speed drive 31 Gambar III.8 PLC Twido dan Inverter 0,75 KW... 33 Gambar III.9 Simulasi input dan output PLC.... 33 Gambar III.10 Bejana air beserta electrode dan valve-valve pendukung simulasi... 34 Gambar IV.1 Data persentase kandungan air pada kain... 36 Gambar IV.2 Grafik presentasi pengeluaran air pada kain hasil proses mesin sentrifugal extractor sebelum dimodifikasi... 37 Gambar IV.3 Grafik presentasi pengeluaran air pada kain hasil proses mesin sentrifugal extractor sesudah dimodifikasi... 39 Gambar IV.4 Grafik pengamatan pengeluaran air per menit pada mesin sentrifugal extractor pada saat digunakan untuk memproses beberapa jenis kain... 40 Gambar IV.5 Grafik simulasi pengeluaran air per menit pada mesin sentrifugal extractor... 41 Gambar IV.6 Grafik data hasil percobaan pertama... 42 Gambar IV.7 Grafik data hasil percobaan kedua... 43 Gambar IV.8 Grafik data hasil percobaan ketiga... 45 Gambar IV.9 Grafik data hasil percobaan keempat... 47 x
Halaman Gambar IV.10 Grafik pengaturan output frekuensi inverter pada percobaan kelima... 48 Gambar IV.11 Grafik pengeluaran air hasil dari percobaan kelima... 49 x i